Batterie senza massa: cosa sono e come funzionano

Una startup svedese ambisce a rivoluzionare i processi di progettazione e realizzazione di notebook e altri dispositivi portatili ripensando da zero il design delle batterie integrate. L’azienda, chiamata Sinonus, è nata come costola dell’Università di tecnologia Chalmers di Göteborg e per anni ha lavorato per sviluppare una fibra di carbonio innovativa utile per realizzare batterie senza massa. In questo articolo cerchiamo di capire cosa significa e perché l'”idea scandinava” potrebbe davvero cambiare le regole del gioco.

Quali sono le sfide per le batteria di nuova generazione

La tecnologie innovative legate alle batterie non sono una novità. Le sfide legate al loro sviluppo sono particolarmente motivanti perché hanno implicazioni diretti con diversi aspetti della nostra vita quotidiana e del progresso tecnologico.

Le batterie innovative, soprattutto quelle con una maggiore densità energetica e un ciclo di vita più lungo, possono ridurre la necessità di frequenti sostituzioni e, quindi, diminuire la quantità di rifiuti elettronici. Molte nuove tecnologie mirano a utilizzare materiali meno tossici e più abbondanti rispetto al litio e al cobalto, riducendo l’impatto ambientale dell’estrazione e dello smaltimento.

Le batterie con una maggiore densità energetica possono immagazzinare più energia in un volume minore, migliorando l’efficienza energetica di dispositivi come laptop, smartphone e veicoli elettrici. Questo significa dispositivi più leggeri, compatti e con una maggiore durata della batteria, migliorando l’esperienza dell’utente.

Vantaggi concreti in tutti i campi tecnologici

Dispositivi elettronici più leggeri e con una maggiore autonomia rendono la tecnologia più portatile e pratica. Ciò è particolarmente importante nel caso dei laptop, smartphone, dispositivi medici portatili e altri prodotti essenziali.

La transizione verso i veicoli elettrici dipende in gran parte dallo sviluppo di batterie che offrano una maggiore autonomia, tempi di ricarica più rapidi e costi più bassi. Batterie più avanzate possono rendere i veicoli elettrici una scelta più praticabile per una gamma più ampia di consumatori, accelerando la transizione verso una mobilità sostenibile. Ad agosto 2023 parlavamo di una batteria in grado di offrire autonomia pari a 400 km con una ricarica di 10 minuti.

Inoltre, batterie più dense, potenti, efficienti e sicure potrebbero portare allo sviluppo di dispositivi medici avanzati, robotica e nuove forme di trasporto. Migliorare le tecnologie delle batterie può contribuire alla sicurezza energetica, riducendo la dipendenza dai combustibili fossili e migliorando la resilienza delle reti energetiche attraverso soluzioni di stoccaggio più efficienti e affidabili. Sul lungo termine, le batterie di nuova generazione permetteranno la riduzione dei costi per le aziende e per i consumatori finali.

Cosa sono e come funzionano le batterie senza massa in fibra di carbonio

Gli ingegneri di Sinonus spiegano che la loro idea era quella di mettere a punto una fibra di carbonio che offrisse sia la rigidità necessaria per l’integrità strutturale, sia le prestazioni elettrochimiche necessarie per immagazzinare energia.

Nella soluzione appena presentata, frutto di lunghe ricerche, il materiale funge sia da “deposito di energia” che da parte strutturale del dispositivo, utile ad esempio per plasmarne la cover esterna.

Il prototipo appena svelato dalla startup svedese permette di fatto la sostituzione di un set classico di batterie AAA con la fibra di carbonio. Ovviamente, le batterie AAA sono molto diverse da quelle che si trovano nei notebook e negli smartphone. La sfida consiste nell’ingegnerizzare i cristalli di fibra di carbonio (che fungono da elettrodi) affinché forniscano una densità energetica sufficiente.

Anche se Sinonus non ha pubblicato le metriche attuali sulla densità energetica, il prototipo del 2021 raggiungeva solo 24 Wh/kg. Per confronto, le batterie agli ioni di litio esistenti hanno tipicamente una densità energetica compresa tra 80 e 120 Wh/kg nel caso dei laptop.

Un’ottima intuizione in prospettiva

Markus Zetterström, CEO di Sinonus, ha riconosciuto che non siamo ancora pronti per un’implementazione su larga scala. Tuttavia, ha anche sottolineato che il materiale congegnato dalla sua azienda funge anche da componente strutturale e ciò giustifica la perdita di efficienza nello stoccaggio energetico. I vantaggi, in prospettiva, possono essere davvero incredibili.

Vi è infatti la concreta possibilità di recuperare lo spazio abitualmente occupato dalle voluminose batterie di notebook, smartphone, tablet e altri dispositivi tecnologici per altri utilizzi concentrando le abilità di gestione energetica sull’involucro esterno.

Il concetto di batteria senza massa è davvero rivoluzionario per Zetterström e i suoi collaboratori. Permetterà infatti di ridurre il peso e il volume dei dispositivi, migliorando al contempo le prestazioni complessive del sistema. Dopo tutto, se il vostro laptop diventa più piccolo e leggero mantenendo la stessa durata della batteria, non importa molto che il materiale che immagazzina l’energia non sia efficiente quanto un pacco batterie agli ioni di litio, spiega ancora il “timoniere” di Sinonus.

Le immagini nell’articolo sono tratte dal sito di Sinonus.